《机械制造基础》课程PPT教学课件（机械工程材料）第七章 铸铁

第七章铸铁铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点，因而是应用最广泛的材料之一

第七章 铸铁 ⚫ 铸铁是含碳量大于2.11%并含 有较多硅、锰、硫、磷等元素 的多元铁基合金。 ⚫ 铸铁具有许多优良的性能及生 产简便、成本低廉等优点，因 而是应用最广泛的材料之一

例如，机床床身、内燃内燃机汽缸机的汽缸体活塞缸套、环及轴瓦、曲轴等都可用铸铁制造铸铁曲轴

⚫ 例如，机床 床身、内燃 机的汽缸体 、 缸套、活塞 环及轴瓦、 曲轴等都可 用铸铁制造 . 铸铁曲轴 内燃机汽缸

概述第一节铸铁的石墨化过1程共晶白口铸铁1、Fe-Fe,C和Fe-G(石墨)双重相图FesC是亚稳相，在一定条件下将发生分解：(石墨)FeC→3Fe+CF基体球墨铸铁

⚫ 一、铸铁的石墨化过 程 ⚫ 1、Fe-Fe3C 和 Fe-G (石 墨)双重相图 ⚫ Fe3C是亚稳相，在一定 条件下将发生分解： Fe3C→3Fe+C（石墨） 共晶白口铸铁 F基体球墨铸铁 第一节 概述

石墨是碳的单质之1700液态15381600一，其强度、塑性、H1495C1580液态Fe中的BA石墨溶解度14001394℃(y-L)韧性几乎为零。4.26.1227C13002.08-1154芒%1200(y-Fe)(0)B/2.1-1148-4.30奥氏体6.691100铸铁中的碳除少量渗碳体1000912C奥氏体-落碳体C(Fe3C)900ACnA3068800738℃固溶于基体中外，57S0.77A27C700P600主要以化合态的渗500-(-Fe)铁素体+渗碳体铁素体400300碳体(Fe,C)和游离200100C-态的石墨（G)两种Fe0.5 1.0 1.5 20 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0C的质量分数（%）形式存在

⚫ 石墨是碳的单质之 一，其强度、塑性、 韧性几乎为零。 ⚫ 铸铁中的碳除少量 固溶于基体中外， 主要以化合态的渗 碳体(Fe3C)和游离 态的石墨(G)两种 形式存在

存在两个铁碳相图：Fe-FesC和Fe-G双重相图1600AB1500HT1400L+GL+Y1300D4.2L+Fe;q1154℃E'2.08度1200DF'F1100Y1148℃E2.11C4.31000Y+G(y+Fe:C)900ty0.68800S!738℃KK700SO.77p727℃α+G600(α+Fe:C)5004005.54.55.06.06.53.03.54.02.01.01.5250.5C,wt%

存在两个铁碳相图：Fe-Fe3C和Fe-G双重相图 L+G L+Fe3C

2、铸铁的石墨化过程铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。铸铁中的石墨可以在结晶过程中直接析出也可以由渗碳体加热台车式石墨化退火炉时分解得到

⚫ 2、铸铁的石墨化过 程 ⚫ 铸铁中的碳原子析出 形成石墨的过程称为 石墨化。 ⚫ 铸铁中的石墨可以在 结晶过程中直接析出, 也可以由渗碳体加热 时分解得到。 台车式石墨化退火炉

石墨化分两个阶段1600B1500在P'S'K线以上发生L1400Lty13000的石墨化称为第一阶14.2E2.081154℃C1200段石墨化。1148℃11001C43E2.111000Y+G包括结晶时一次石墨(+FecC)900a+y0.68800738℃二次石墨、共晶石墨D700727℃DSo.77α+G的析出和加热时一次600(a+feiC)500渗碳体、二次渗碳体4000.510152.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5及共晶渗碳体的分解C,wt%

⚫ 石墨化分两个阶段： ⚫ 在P’S’K’线以上发生 的石墨化称为第一阶 段石墨化。 ⚫ 包括结晶时一次石墨、 二次石墨、共晶石墨 的析出和加热时一次 渗碳体、二次渗碳体 及共晶渗碳体的分解. P’

在PSK线以下发1600B1500生的石墨化称为第1400LY1300包二阶段石墨化。D4.2 /E2.08C1154℃1200F括冷却时共析石墨011001148℃YC4.3E2.111000Y+G的析出和加热时共(y+Fe:C)900a+y0.68析渗碳体的分解。800738℃4700727℃So.77Da+G石墨化程度不同600(a+Fe:C)500所得到的铸铁类型4004.045505.56.06.50.5101.5202.53.03.5和组织也不同C,w%

⚫ 在P’S’K’线以下发 生的石墨化称为第 二阶段石墨化。包 括冷却时共析石墨 的析出和加热时共 析渗碳体的分解。 ⚫ 石墨化程度不同， 所得到的铸铁类型 和组织也不同。 P’

铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系（以共晶铸铁为例）石墨化进行程度铸铁类型铸铁的显微组织第一阶段第二阶段石墨化石墨化F+G完全进行完全进行灰口铸铁F+P+G部分进行未进行P+G未进行部分进行Le'+P+G麻口铸铁Le'未进行未进行白口铸铁

铸铁的石墨化程度与其组织之间的关系 （以共晶铸铁为例） 石墨化进行程度 第一阶段 铸铁的显微组织 铸铁类型 石墨化 第二阶段 石墨化 完全进行 完全进行 F+G 部分进行 F+P+G 灰口铸铁 未进行 P+G 部分进行 未进行 Le’+P+G 麻口铸铁 未进行 未进行 Le’ 白口铸铁

影响石墨化的因素3、贵（1）化学成分的影响碳和硅是强烈促进石墨化的元素碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差。碳、硅含量对铸铁石墨化的影响碳、硅含量过高会使石墨数量多麻口铸·铁晶且粗大，基体内.白口铸铁灰口铸铁3铁素体量增多，a.6ou降低铸件的性能%Si

⚫ 3、影响石墨化的因素 ⚫ ⑴ 化学成分的影响 ⚫ 碳和硅是强烈促进石墨化的元素。 ⚫ 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造 性能变差。 ⚫ 碳、硅含量过高, 会使石墨数量多 且粗大，基体内 铁素体量增多， 降低铸件的性能. Si C 白口铸铁 灰口铸铁 麻口 铸 铁 碳、硅含量对铸铁石墨化的影响